本发明涉及开关柜监控，具体是一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置。
背景技术：
1、高压开关柜是一种用于电力系统的电器产品，其在发电、输电、配电、电能转换和消耗等环节中起着通断、控制或保护等关键作用。
2、除了相应控制中心或者自动控制装置的响应机制，高压开关柜中存在多种自我保护机制，例如温度升高时，散热风扇启动；当高压开关柜中的电流超过额定值时，保护继电器会进行过流保护动作等。这些主动或者被动的机制确保了开关柜在各种情况下都能受到有效保护，以保证开关柜的正常运行。但是现有技术中，没有一种技术方案来对这些机制进行在线监测。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置，以解决现有技术中无法对开关柜的保护机制进行监测的问题。
2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
3、本发明的一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置，包括：
4、获取模块，用于获取开关柜内的监测参数的值，并获取开关柜的保护机制的触发条件；
5、触发判断模块，用于判断所述监测参数的值是否满足所述保护机制的触发条件；
6、音频采集模块，用于在接收到来自控制中心或者自动控制装置的控制信号，或者，所述监测参数的值满足所述保护机制的触发条件时，采集开关柜中持续时长为目标值的音频数据；
7、匹配模块，用于将所述音频数据与预先构建的参考音频特征进行匹配，其中，所述参考音频特征为执行所述控制信号或者保护机制的元器件动作时产生的参考音频的特征；
8、第一监测模块，用于在所述音频数据与预先构建的参考音频特征匹配时，确定所述控制信号或者保护机制对应的元器件完成动作；
9、第二监测模块，用于在所述控制信号或者保护机制对应的元器件完成动作之后，重新获取开关柜内的监测参数的值，并判断重新获取的监测参数的值是否满足所述保护机制的触发条件，若否，确定所述控制信号或者所述保护机制生效。
10、在本技术一实施例中，所述参考音频特征包括参考振幅、参考基波频率和参考频率分布特征，将所述音频数据与预先构建的参考音频特征进行匹配，包括：
11、提取所述音频数据的振幅、基波频率和频率分布特征；
12、将所述音频数据的振幅与所述参考振幅进行匹配，将所述音频数据的基波频率与所述参考基波频率进行匹配，并将所述音频数据的频率分布特征与所述参考频率分布特征进行匹配；并在所述音频数据的振幅与所述参考振幅匹配、所述音频数据的基波频率与所述参考基波频率匹配以及所述音频数据的频率分布特征与所述参考频率分布特征匹配时，判定所述音频数据与预先构建的参考音频特征匹配。
13、在本技术一实施例中，所述参考音频特征的构建方法包括：
14、获取实验场景下各种元器件工作时的参考音频；
15、提取所述参考音频的振幅、基波频率和频率分布特征，并将参考音频的振幅作为参考振幅，将所述参考音频的基波频率作为参考基波频率以及将所述参考音频的频率分布特征作为参考频率分布特征。
16、在本技术一实施例中，提取所述参考音频或者音频数据的振幅、基波频率和频率分布特征，包括：
17、将音频数据或者参考音频进行模数转换，得到音频数字波形；
18、对所述音频数字波形进行背景音滤除，得到中间波形；
19、提取所述中间波形中的目标区段，并对所述目标区段的数字波形进行快速傅里叶变换，得到特征频谱图；
20、提取所述目标区段的平均振幅和基波频率，将所述目标区段的平均振幅作为音频数据的振幅；并提取所述特征频谱图中的基波频率对应的信号强度和谐波频率对应的信号强度；基于所述基波频率对应的信号强度和谐波频率对应的信号强度构建的频率分布特征。
21、在本技术一实施例中，提取所述中间波形中的目标区段，包括：
22、基于预先构建的滑动窗口沿所述中间波形滑动，在每次滑动时，计算所述滑动窗口内采样点的平均振幅；
23、在所述滑动窗口内采样点的平均振幅大于或者等于预设的振幅阈值时，将所述滑动窗口内的波形作为目标区段。
24、在本技术一实施例中，基于所述基波频率对应的信号强度和谐波频率对应的信号强度构建的频率分布特征，包括：
25、计算每个谐波频率对应的信号强度ai与所述基波频率对应的信号强度a0的比值ai/a0，其中，i为谐波频率的序号；
26、基于基波频率、每个谐波频率以及每个谐波频率对应的比值构建频率分布特征或者参考频率分布特征。
27、在本技术一实施例中，将所述音频数据的振幅与所述参考振幅进行匹配，将所述音频数据的基波频率与所述参考基波频率进行匹配，包括：
28、计算所述音频数据的振幅ad与所述参考振幅ar的第一偏差率p1，并计算所述音频数据的基波频率fd与所述参考基波频率fr的第二偏差率p2，其中，所述第一偏差率p1和所述第二偏差率p2的数学表达式分别为：
29、
30、将所述第一偏差率p1和所述第二偏差率p2分别与预设的偏差率阈值进行对比；在所述第一偏差率p1小于所述偏差率阈值时，判定所述音频数据的振幅与所述参考振幅匹配；所述第二偏差率p2小于所述偏差率阈值时，判定所述音频数据的基波频率与所述参考基波频率匹配。
31、在本技术一实施例中，将所述音频数据的频率分布特征与所述参考频率分布特征进行匹配，包括：
32、基于信号强度对所述音频数据的基波频率和谐波频率进行排序，得到频率序列；
33、计算所述频率序列中每个频率的信号强度an与所述参考频率分布特征中对应频率的信号强度am的偏差率p3，其中，n为所述频率序列中的频率序号，m为参考频率分布特征中对应频率的序号；
34、在偏差率p3小于预设的偏差率阈值时，对频率序列的对应位置幅值为0；在偏差率p3大于或者等于预设的偏差率阈值时，对频率序列的对应位置幅值为1，得到二进制序列；
35、将二进制序列的值与预设的匹配阈值进行对比，并在二进制序列的值小于预设的匹配阈值时，判定所述音频数据的频率分布特征与所述参考频率分布特征匹配。
36、在本技术一实施例中，所述监测参数包括开关柜内部温湿度、粉尘浓度、母线以及出线的电压、母线以及出线的电流。
37、在本技术一实施例中，所述保护机制包括：
38、温湿度超过预设的温湿度范围，触发风扇开启；
39、粉尘浓度超过预设的浓度阈值，触发风扇开启；
40、母线以及出线的电压超过预设的过压保护值，触发过压保护继电器动作；
41、母线以及出线的电流超过预设的过流保护值，触发过流保护继电器动作。
42、本发明的有益效果是：本发明的一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置，通过设置获取模块来对开关柜内各种触发机制以及监测参数进行采集，在监测参数满足触发机制或者接收到控制中心或者自动控制装置的控制信号时。采集各种保护机制作用时产生的音频数据，并将音频数据与参考音频特征进行匹配，从而判断保护机制是否触发，且是否正确触发。最后通过再次采集监测参数来对结果进行验证，从而自动对开关柜内的各种主动或者被动的机制进行监测。在机制失效时，能够及时发现，避免出现因机制失效导致的开关柜无法正常工作或者故障发生。
1.一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置，其特征在于，所述参考音频特征包括参考振幅、参考基波频率和参考频率分布特征，将所述音频数据与预先构建的参考音频特征进行匹配，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置，其特征在于，所述参考音频特征的构建方法包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置，其特征在于，提取所述参考音频或者音频数据的振幅、基波频率和频率分布特征，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置，其特征在于，提取所述中间波形中的目标区段，包括：
6.根据权利要求4所述的一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置，其特征在于，基于所述基波频率对应的信号强度和谐波频率对应的信号强度构建的频率分布特征，包括：
7.根据权利要求2所述的一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置，其特征在于，将所述音频数据的振幅与所述参考振幅进行匹配，将所述音频数据的基波频率与所述参考基波频率进行匹配，包括：
8.根据权利要求6所述的一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置，其特征在于，将所述音频数据的频率分布特征与所述参考频率分布特征进行匹配，包括：
9.根据权利要求1所述的一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置，其特征在于，所述监测参数包括开关柜内部温湿度、粉尘浓度、母线以及出线的电压、母线以及出线的电流。
10.根据权利要求9所述的一种基于物联网的高压开关柜在线监测装置，其特征在于，所述保护机制包括：
